Структура Вселенной
Мы живем в бесконечном пространстве, поэтому всегда интересно узнать, как выглядят структура и масштабы Вселенной. Глобальная вселенская структура представляет собою пустоты и волокна, которые можно разбить на сверхскопления, скопления, галактические группы, а уже в конце и сами галактики. Если снова уменьшать масштабы, то рассмотрим и звезды (Солнце – одна из них).
Если вы осознаете, как выглядит эта иерархия, то можете лучше понять, какую роль играет каждый названый элемент в структуре Вселенной. К примеру, если мы проникнем еще дальше, то заметим, что молекулы делятся на атомы, а те на электроны, протоны и нейтроны. Последние два также трансформируются в кварки.
Предполагаемая карта Вселенной
Но это маленькие элементы. А что делать с гигантскими? Что собою представляют сверхскопления, пустоты и волокна? Будем двигаться от маленького к большому. Внизу можете посмотреть, как выглядит карта Вселенной в масштабе (здесь хорошо просматриваются нити, волокна и пустоты пространства).
Крупномасштабная карта Вселенной
Существуют одиночные галактики, но большинство предпочитают располагаться группами. Обычно это 50 галактик, занимающих в диаметре 6 миллионов световых лет. Группа Млечного Пути насчитывает более 40 галактик.
Скопления – это области с 50-1000 галактиками, достигающих размеров в 2-10 мегапарсек (диаметр). Интересно отметить, что их скорости невероятно велики, а значит, должны преодолевать гравитацию. Но они все же держатся вместе.
Обсуждения темной материи появляется на этапе рассмотрения именно галактических скоплений. Полагают, что она создает ту силу, которая не позволяет галактикам разойтись в разные стороны.
Иногда группы также объединяются, чтобы сформировать сверхскопление. Это одни из крупнейших структур Вселенной. Наибольший представитель – Великая Стена Слоуна, растянувшаяся на 500 миллионов световых лет в длину, 200 миллионов световых лет в ширину и 15 миллионов световых лет в толщину.
Современные приборы все еще недостаточно мощные, чтобы увеличивать изображения. Сейчас мы можем рассмотреть два компонента. Нитевидные структуры – состоят из изолированных галактик, групп, скоплений и сверхскоплений. А также пустоты – гигантские пустые пузыри. Посмотрите интересные видео, чтобы узнать больше информации о структуре Вселенной и свойствах ее элементов.
Источник
Вселенная. Строение Вселенной
Вселенная — это весь материальный мир, разнообразный по формам, которые приобретает материя и энергия.
Вселенная состоит из пустот (войдов) и галактических нитей, которые можно разбить на сверхскопления, скопления, группы галактик, а затем и на галактики. Галактики состоят из звезд, звездных скоплений, межзвездного газа, пыли и темной материи. Звезды или группы звезд образуют звездные системы. В их состав могут входить незвездные объекты (планеты, спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль), которые образуют планетные системы.
(Авторы: Richard Powell, Antropia; Источник: Wikipedia )
Войды (от англ. void — пустота) — участки космического пространства, в которых концентрация галактик в десятки раз меньше средней. Они окаймлены скоплениями и сверхскоплениями галактик. Размеры войдов составляют около 10-30 мегапарсек. Большие войды (англ. supervoids) могут достигать в размерах 150 мегапарсек и вероятно охватывают около 50% объема Вселенной.
Галактические нити (англ. galaxy filament) — крупнейшие из известных космических структур Вселенной в форме нитей из галактик со средней длиной 50-80 мегапарсек (163-260 миллионов световых лет), лежащие между большими пустотами (войдами). Нити могут формировать «большие стены» — относительно плоские структуры скоплений и сверхскоплений.
Сверхскопления галактик (англ. supercluster) — физически связанные сплющенные группировки скоплений галактик и групп галактик. Группы и скопления галактик образуют вытянутые волокна (цепочки). Протяженность цепочек 10-100 мегапарсек, толщина около 1 мегапарсек. Богатые скопления (то есть такие, которые состоят из большого количества членов) расположены на концах цепочек или в местах их разветвления. Сверхскопление содержит сеть волокон (или одно волокно) и одно или несколько богатых скоплений. Соседние сверхскопления соединены цепочками. Между цепочками сверхскоплений расположены войды.
Скопления галактик (англ. galaxy cluster) — гравитационно связанные системы галактик, размеры которых могут достигать 10 8 световых лет. Массы скоплений варьируются от 10 13 до 10 15 масс Солнца. Выделяют три вида скоплений: регулярные, иррегулярные, промежуточные. Регулярные (или правильные) скопления имеют округлую форму в проекции на небесную сферу, их характеризует значительный рост концентрации к центру. Иррегулярные (или неправильные) скопления характеризуются неправильными внешними контурами и уменьшением концентрации к центру.
Группы галактик (англ. galaxy group) — пространственно отделены и гравитационно связанные объединения галактик, которые насчитывают до ста членов. Объединения с количеством членов более ста обычно называют скоплениями галактик, хотя четко определенной границы между ними нет.
Галактика (англ. galaxy) — гравитационно связанная система из звезд, звездных скоплений, межзвездного газа, пыли и темной материи. Галактики (за исключением нашей) — чрезвычайно далекие астрономические объекты. В видимой части Вселенной есть около двух триллионов галактик. В пространстве они распределены неравномерно. Галактики отличаются большим разнообразием. Среди них можно выделить: шаровидные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), карликовые, неправильные и т.д. Масса галактик варьируется от 10 7 до 10 12 масс Солнца. Диаметр галактик — от 5 до 250 килопарсек (16-800 тысяч световых лет). Самая большая известная галактика IC 1101 имеет диаметр более 600 килопарсек.
Спиральная галактика NGC 4414 (Автор: The Hubble Heritage Team; Источник: Wikipedia)
Звезда (англ. star) — огромное раскаленное, самосветящееся небесное тело, в недрах которого эффективно происходят (или происходили) термоядерные реакции. Форма звезд близка к сферической. Есть как одиночные, так и кратные звезды (двойные, тройные и т.д.). В зависимости от температуры поверхности звезды бывают голубыми, белыми, желтыми и красными. Массы звезд изменяются от 0,05 до 80 масс Солнца.
Звездное скопление (англ. star clusters) — гравитационно связанная группа звёзд, которая имеет общее происхождение и подвижная в гравитационном поле галактики как единое целое.
Звездная система (англ. star system) — это система, состоящая из звезды или группы звезд, и, возможно, планетных систем из меньших тел, объединенных гравитацией.
Планетная система (англ. planetary system) — незвездные объекты, вращающиеся вокруг материнской звезды. Это могут быть планеты, спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.
Планета (англ. planet) — это небесное тело, вращающееся по орбите вокруг звезды или ее остатков, достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции, и которое сумело очистить окрестности своей орбиты.
Спутник (англ. satellite) — небесное тело, вращающееся по определенной траектории (орбите) вокруг другого объекта в космическом пространстве под действием гравитации.
Астероид (англ. asteroid) — твердое небесное тело диаметром от 1 до 1000 км, которое движется по орбите в звездной системе.
Метеороид (англ. meteoroid) — небольшое твердое небесное тело, движущееся в межпланетном пространстве.
Комета (англ. comet) — небольшое тело звездных систем, которое вращается вокруг звезды и имеет так называемую кому (атмосферу) и/или хвост. Кома и хвост кометы — это последствия испарения поверхности ядра кометы под действием солнечного излучения. Ядро состоит из льда и мелких пористых каменистых частиц. Ядра имеют диаметры от нескольких сотен метров до десятков километров.
Космическая пыль (англ. cosmic dust) — частицы в космосе размером от нескольких молекул до 0,1 мм.
Межзвездный газ (англ. interstellar gas) — газ, заполняющий пространство между звездами. Он прозрачен в видимом свете. Средняя концентрация атомов межзвездного газа составляет менее 1 атома в 1 см³.
Темная материя (англ. dark matter) — один из компонентов Вселенной, существование которого обнаружено недавно только по гравитационным воздействиям на видимую материю и на фоновое излучение, поскольку она не излучает и не рассеивает электромагнитное излучение, а также не участвует в сильном (ядерном) взаимодействии.
Источник
Крупномасштабная структура Вселенной
Крупномасштабная структура Вселенной напоминает систему прожилок и волокон, разделенных пустотами
Крупномасштабная структура Вселенной – космологический термин, обозначающий структуру распределения вещества во Вселенной на наибольших видимых масштабах.
Некоторые основные составляющие элементы Вселенной
Примером простейшей структуры в космическом пространстве является система планета-спутник. Кроме двух ближайших к Солнцу планет (Меркурий и Венера), все остальные имеют своего спутника, и в большинстве случаев даже не одного. Если Землю сопровождает лишь Луна, то вокруг Юпитера вращается целых 67 спутников, хотя некоторые из них довольно малы. Однако вместе со своими спутниками планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца, образуя так называемую планетную систему.
В результате наблюдений, астрономами было выявлено, что большинство других звезд также входят в состав планетных систем. Вместе с тем сами светила тоже зачастую образовывают системы и скопления, которые назвали звездными. Согласно имеющимся данным, преобладающая часть звезд составляют парные звездные системы, или с кратным количеством светил. В этом плане наше Солнце считается нетипичным, так как оно не имеет пары
Если же рассматривать околосолнечное пространство в более увеличенных масштабах, то становится очевидно, что все звездные скопления вместе со своим планетными системами образуют звездный остров, так называемую галактику Млечный Путь.
История изучения структуры Вселенной
Разнообразные галактики, открытые в рамках проекта SINGS. Смотреть в полном размере.
Впервые об идее крупномасштабной структуры Вселенной задумался выдающийся астроном Уильям Гершель. Именно ему принадлежат такие открытия как обнаружение планеты Уран и двух ее спутников, двух спутников Сатурна, открытие инфракрасного излучения и идея о движении Солнечной системы сквозь космическое пространство. Самостоятельно сконструировав телескоп и проведя наблюдения, он выполнил объемные подсчеты светил различной яркости в определенных областях небосвода и пришел к выводу, что в космическом пространстве существует большое множество звездных островов.
Позже, в начале ХХ-го века американский космолог Эдвин Хаббл смог доказать принадлежность некоторых туманностей к структурам, отличным от Млечного Пути. То есть было достоверно известно, что за пределами нашей галактики также существуют различные звездные скопления. Исследования в этом направлении вскоре значительно расширили наше понимание Вселенной. Оказалось, что помимо Млечного Пути в космическом пространстве существуют десятки тысяч иных галактик. В попытке составить какую-нибудь упрощенную карту видимой Вселенной ученые наткнулись на тот примечательный факт, что галактики в пространстве распределены неравномерно и составляют собою иные структуры немыслимых размеров.
Скопление галактик в созвездии Гидра
Крупномасштабная структура Вселенной
Со временем ученые обнаружили, что галактики-одиночки – достаточно редкое явление во Вселенной. Подавляющая же часть галактик образуют крупномасштабные скопления, которые могут быть различных форм и включать в себя две галактики или кратное число, вплоть до нескольких тысяч. Помимо огромных звездных островов эти массивные звездные структуры включают еще и скопления газа, разогретого до высоких температур. Несмотря на очень низкую плотность (в тысячи раз меньше, нежели в солнечной атмосфере), масса этого газа может значительно превышать суммарную массу всех звезд в некоторых совокупностях галактик.
Полученные результаты наблюдений и расчетов навели ученых на мысль о том, что скопления галактик также могут образовывать иные более крупные структуры. Вслед за этим стали два интригующих вопроса: если сама по себе галактика, сложная структура, является частью некой более масштабной конструкции, то может ли эта конструкция быть составной чего-нибудь еще большего? И, в конце концов, есть ли предел такой иерархичной структурности, когда каждая система входит в состав другой?
Галактические стены напоминают сплетения нейронов в коре головного мозга человека
Положительный ответ на первый вопрос подтверждается наличием сверхскоплений галактик, которые в свою очередь перерастают галактические нити, или как их иначе называют «стены». Их толщина в среднем около 10 млн. св. лет, а длина 160 — 260 млн. световых лет. Однако, отвечая на второй вопрос, следует отметить, что сверхскопления галактик не являются некой обособленной структурой, а лишь более плотные участки галактических стен. Поэтому сегодня ученые уверены в том, что именно галактические нити (стены), наибольшие космические структуры, вмесите с войдами (пустым пространством, свободным от звездных скоплений) формируют волокнистую или ячеистую структуру Вселенной.
Положение Земли во Вселенной
Несколько отходя от темы, укажем положение нашей планеты в столь сложной структуре:
- Планетарная система: Солнечная
- Местное межзвёздное облако
- Галактический рукав Ориона
- Галактика: Млечный Путь
- Скопление галактик: Местная группа
- Сверхскопление галактик: Местное сверхскопление (Девы)
- Сверхскопление галактик: Ланиакея
- Стена: Комплекс сверхскоплений Рыб-Кита
Современные результаты исследований утверждают, что Вселенная состоит не менее чем из 200 миллиардов галактик. Галактические стены по своей природе являются относительно плоскими и составляют собой стенки «ячеек» Вселенной, а места их пересечений и формируют сверхскопления галактик. В центре же этих ячеек располагаются войды (англ. void — пустота).
Материалы по теме
Интерактивная шкала масштабов Вселенной
Анализ сформированной учеными трехмерной модели распределения галактик говорит о том, что ячеистая структура наблюдается на расстоянии в более чем миллиард световых лет в любом направлении. Данная информация позволяет полагать, что в масштабе в несколько сотен миллионов световых лет любой фрагмент Вселенной будет иметь почти одинаковое количество вещества. А это доказывает, что в указанных масштабах Вселенная однородна.
Причины возникновения крупномасштабной структуры Вселенной
Несмотря на наличие таких масштабных конструкций, как галактические стены и нити, самыми крупными устойчивыми структурами все же считаются скопления галактик. Дело в том, что известное расширение Вселенной постепенно растягивает структуру любых объектов, и бороться с этой силой может лишь гравитация. В результате наблюдений за скоплениями и сверхскоплениями был обнаружен такой потрясающий эффект как «гравитационное линзирование». То есть лучи, проходящие через межзвездное пространство, искривляются, что указывает на наличие в нем огромной невидимой, скрытой массы. Она может принадлежать различным ненаблюдаемым космическим телам, однако в таких масштабах вероятнее всего принадлежит темной материи
Крест Эйнштейна — гравитационно-линзированный квазар
Опираясь на почти однородное реликтовое излучение, ученые убеждены в том, что и вещество во Вселенной должно распределяться равномерно. Но особенность гравитации в том, что она склонна стягивать любые физические частицы в плотные структуры, тем самым нарушая однородность. Таким образом, спустя какое-то время после Большого Взрыва незначительные неоднородности в распределении вещества в пространстве стали все более стягиваться в некоторые структуры. Их возрастающая гравитация (в силу возрастания массы на объем) постепенно замедляла расширение, пока не остановила его вовсе. Мало того, в некоторых частях расширение обернулось в сжатие, что и стало причиной образования галактик и галактических скоплений.
Подобная модель проверялась при помощи компьютерных расчетов. Учитывая совсем незначительные флуктуации (колебания, отклонения) в однородности реликтового излучения, компьютер просчитал, что такие же мелкие флуктуации в распределении вещества после Большого Взрыва при помощи гравитации вполне могли породить скопления галактик и ячеистую крупномасштабную структуру Вселенной. ‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Крупномасштабная структура Вселенной» title=»Крупномасштабная структура Вселенной»>
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Источник